Forschungsstelle:
PTS Heidenau Pirnaer Str. 37 01809 Heidenau
Leiter der Forschungsstelle:
Dr.-Ing. H. Großmann Projektleiter:
Dipl.-Ing. I. Demel Dr. R. Spörl
Tel: 03529 / 551-60 Fax: 03529 / 551899
Internet: www.pts-papertech.de E-mail: R.Spoerl@pts-papertech.de
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Umwelttechniken Wasserkreisläufe, CSB, Simulation
Thema:
Modellgestützte Kreislaufoptimierung unter besonderer Berücksichtigung des Parameters CSB Ausgangssituation/Problemstellung:
Durch die Optimierung der Wasserkreisläufe können Rohstoffverluste, Energieverbrauch, Frischwassereinsatz und Abwasseranfall reduziert werden. Bei einer spezifischen Abwassermenge < 10 l/kg tritt vor allem in Papier- fabriken, die als Rohstoff überwiegend oder ausschließlich Altpapier einsetzen eine hohe CSB-Belastung der Kreislaufwässer auf, die Produktqualität und Produktivität beeinträchtigt. Die Optimierung von Wasserkreislauf- systemen ist gegenwärtig noch immer durch individuelle Lösungsansätze gekennzeichnet, eine ganzheitliche Methodik zur Systemoptimierung fehlt. Die Beurteilung von Maßnahmen erfolgt im allgemeinen über eine Ab- schätzung der Konsequenzen mittels mathematischer Modelle. Diese Methode hat den Vorteil, dass verschie- dene Varianten der Kreislaufgestaltung mit relativ geringem Aufwand und risikoarm verglichen und komplizierte verflochtene Prozesse betrachtet werden können. Die bislang verwendeten Modelle sind nicht in der Lage, die bei zunehmender Kreislaufschließung immer bedeutender werdende CSB-Belastung der Kreislaufmedien aus- reichend genau zu beschreiben. Da eine allgemeine funktionale Beschreibung der Sorptionseffekte von gelös- tem organischen Material an den Faserstoffen nicht möglich ist, muss neben der Wasser- und Faserstoffbilanz die Bilanzierung der CSB-Belastung vorgenommen werden. Die entsprechenden Kennziffern sind durch eine Prozessanalyse für die einzelnen Grundoperationen zu bestimmen.
Forschungsziel/Forschungsergebnis:
Durch das Forschungsvorhaben soll zur weiteren Verbesserung der Methodik zur Beurteilung und Optimierung von Wasserkreisläufen beigetragen werden. Auf der Grundlage von zu erstellenden Bilanzmodellen der Was- serkreisläufe unter besonderer Berücksichtigung des Parameters CSB sollen Vorschläge zur Kreislaufführung erarbeitet werden, die die Wirtschaftlichkeit und Produktqualität verbessern sowie zur Verminderung der CSB- Fracht des Produktionsabwassers beitragen. Durch prozess- und systemanalytische Untersuchungen an Pro- duktionsanlagen sollen für wichtige verfahrenstechnische Grundoperationen Grundlagen für eine praxisnahe Modellbildung geschaffen werden, die die reale Verteilung des CSB auf die Prozessströme berücksichtigt. Die ersten Schritte bestanden in der Ableitung und Anpassung der Modelle für einzelne Verfahrensstufen der Pa- piererzeugung mit den in der PTS genutzten Systemmodellierungs-Tools. Prozessanalysen in einer Papierfabrik wurde durchgeführt. Zur Beschreibung des Ad- und Desorptionsverhaltens organischer Prozesswasserinhalts- stoffe (gemessen als CSB) wurden systematische Untersuchungen und Bilanzierungen an realen Stoff- /Wassersystemen durchgeführt und Verteilungskoeffizienten ermittelt.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung:
Die mit dem Forschungsvorhaben angestrebte Verbesserung der Wasserkreislaufsysteme hat für Altpapier ver- arbeitende Fabriken, die im allgemeinen kleine und mittlere Unternehmen sind, eine besondere wirtschaftliche Bedeutung. Aufgrund der hohen Altpapiereinsatzquote in Deutschland sind die mit dem Projekt angestrebten Zielstellungen für eine Vielzahl von Unternehmen von Interesse. Die durch den Summenparameter CSB ausge- wiesene organische Gesamtfracht der Abwässer ist für die Erteilung der Einleitungsgenehmigung und die Be- rechnung der Abwasserabgabe maßgeblich. Eine Verschärfung der Grenzwerte bzw. die im Einzelfall oft noch strengeren Anforderungen an die Direkteinleiter machen eine Verminderung dieser Restlast wirtschaftlich inte- ressant. Durch eine Verbesserung der Wasserkreisläufe können durch die Kreislaufwasserqualität bedingte Mehrkosten bzw. wirtschaftlichen Verluste, die monatlich bis zu 200 000 DM in einer Papierfabrik betragen kön- nen, vermieden und Kostenersparnisse durch Reduzierung des Aufwands für die Frischwasserentnahme und - aufbereitung sowie die Abwasserreinigung erreicht werden.
Bearbeitungszeitraum:
01.06.1999 - 31.05.2001 Bemerkungen:
Das Forschungsvorhaben AiF 12 111 B wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert.
